世上奇迹虽多，若论神奇
难比于人——
他迎着凛冬寒风，
穿过滔天巨浪，
横渡沧溟茫茫；
连不倦不朽之大地，这最古老的神灵，
亦厌倦他，年复一年，
来来去去，耕耘不辍。
逍遥自在者，飞鸟，
走兽，游鱼，
尽入其网，
败于他的狡黠。(www.xing528.com)
——索福克勒斯（Sophocles），《安提戈涅》（Antigone）
本杰明·富兰克林曾把人定义为“一种会制造工具的动物”。事实上，好多其他动物也会制造并使用相当原始的工具，它们筑巢的本事甚至常常超过未开化的人。要指明人类走出洪荒的确切时刻绝非易事，彼时人类的技艺可以说完胜那些沦为食物的野兽。考虑到早期人类可能栖息于树上这个事实，或许，它比我们想象的要晚。
然而，人类从最早期的棍棒和石块（并不比高等动物使用的工具好多少）到石器时代晚期成熟精美的手工制品，跨越了一条巨大的鸿沟。金属工具时代之前的文明在化外之地存续已久，许多器物就陈列在博物馆里。不借助金属材料就制作出坚固的结构，需要一种把握应力分布和方向的天赋，这是现代工程师未必具备的；金属自有坚韧且均质之便，就其运用而言，既有直觉上的考量，也有工程之外的思索。自玻璃纤维等人工复合材料问世以来，我们间或回归波利尼西亚人和因纽特人开发出的那种含纤维的非金属结构。故而，我们越发意识到自身在运用应力体系方面的不足，也因此更加敬重原始工艺。
事实上，金属工艺进入人类文明——大致在公元前2000年到公元前1000年间——对大部分人工结构来说，并没有带来特别巨大或直接的不同，原因在于金属既稀缺又昂贵，且不易成形。在切削工具、武器以及甲胄上局部使用金属自有其效果，但大多数承担负载的人工制品仍是由砖石、木材、皮革、绳索和纺织物构成的。
建磨坊的、造车的、造船的以及搞装配的工匠在使用这些旧式的混合构造时，需要具备高超的技能，但他们有各自的弱势，也会因缺乏正规理论训练而犯错。总而言之，蒸汽与机械的引入导致了手工技能的弱化，也使应用于“先进工艺”的材料范围局限于少数标准化的刚性材质，譬如钢材和混凝土。
虽然某些早期发动机的缸压并不比我们的血压高多少，但像皮革这样的材料无法承受灼热的蒸汽，工程师没法用皮囊、皮膜和软管制作出一台蒸汽发动机。因此，他们只能用金属，并借助机械手段实现。要是让动物来做同样的事，它们的办法可能更简单，耗材或许更轻。[1]而工程师则不得不依靠轮子、弹簧、连杆和气缸中滑动的活塞来达成目标。
虽然这些笨重的装置最初是受材料所限而不得已用之，但工程师已逐渐把这种技术视作正当且体面的方法。在习惯使用金属齿轮和主梁后，工程师玩出了新花样。此外，这种对材料和技术的态度已经散播到普通人中间去了。不久前，在一场鸡尾酒会上，一位美国科学家的美丽妻子对我说：“你是说人们过去是用木材造飞机的吗？就用破木头！我不信，你就胡扯吧。”
我们应如何客观评价这些结构，它们又在多大程度上是基于偏见和赶时髦的心血来潮，这是本书探讨的问题之一。我们需要保持一种均衡的观点。工程结构的传统选材范围遍及砖石混凝土、钢材和铝材，已经非常成功，我们显然不可等闲视之，既因为这些材料本身的作用，也因为我们从中获益良多。然而，我们或许记得，充气轮胎改变了陆上运输的面貌，这可能是比内燃机更重要的发明。但我们一般不怎么给工科生讲授轮胎的相关知识，工科学校有一个明显的倾向，即对柔性结构一概讳莫如深。当我们更宽泛地看待这个问题时，或许可以发现，出于定量的考虑，我们可以试着重构传统工程学的某些部分，将其建立在仿生学模型的基础上。
无论我们持何种观点，都无法回避这样的事实：工程技术的每个分支都必须或多或少地关注强度和挠度的问题。而且，如果我们在这些问题上犯错带来的仅仅是恼人的烦琐程序或高昂的花费，而非人员伤亡的后果，我们已经相当走运了。那些从事与电子相关工作的人可能会被提醒，大部分电气与电子设备的故障都是由机械故障引发的。
结构能够被破坏，也确实会遭到破坏，这可能很重要，有时也颇富戏剧性；但是，在传统的工程技术中，一个结构在破坏前的刚度和挠度在实践过程中可能更为重要。摇摇晃晃的房子、地板和桌子难遂人意，我们应该意识到光学设备，比如显微镜或照相机，其性能不仅取决于镜头的品质，还依赖于其架设位置的精度和刚度。而这类失误比比皆是。
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